Что такое компьютерные модели в информатике 9 класс
Основное преимущество компьютера перед человеком Современным инструментом для информационного моделирования является компьютер. Конечно, на компьютере можно писать тексты ( строить вербальные модели ), рисовать карты и схемы ( графические модели ), строить таблицы ( табличные модели ). Но при таком использовании компьютера в моделировании его возможности проявляются не в полной мере. Главное преимущество компьютера перед человеком - способность к быстрому счету . Современные компьютеры считают со скоростями в сотни тысяч, миллионы и даже миллиарды операций в секунду! Учитывая, что расчеты производятся над многозначными числами (10-20 десятичных цифр), вычислительные способности человека нельзя даже сравнивать с компьютерными. Эти феноменальные вычислительные возможности проявляются, прежде всего, в компьютерном математическом моделировании .
Математическая модель Многие процессы, происходящие в природе, в технике, в экономических и социальных системах, описываются сложными математическими соотношениями. Это могут быть уравнения, системы уравнений, системы неравенств и пр., которые являются математическими моделями описываемых процессов. Математическая модель – это описание моделируемого процесса на языке математики.
Математическая модель Может оказаться так, что для решения сложной задачи численным методом ученому потребуется вся жизнь. А может и этого не хватить! Например, какой смысл начинать расчет прогноза погоды на завтрашний день, если для этого потребуется несколько лет работы?
Компьютерная математическая модель Появление компьютеров сняло эти проблемы! Компьютерная математическая модель - это программа, реализующая расчеты состояния моделируемой системы по ее математической модели.
Вычислительный эксперимент Использование компьютерной математической модели для исследования поведения объекта моделирования называется вычислительным экспериментом . Говорят также: "численный эксперимент". Впечатляющий пример использования такой возможности - прекращение испытаний ядерного оружия, которые сопровождались значительным экологическим ущербом. Благодаря очень точным математическим моделям и мощным компьютерам стало возможно просчитать все последствия, к которым приводит изменение в конструкции ядерной бомбы.
Математические модели Важным свойством компьютерных математических моделей является возможность визуализации результатов расчетов. Этим целям служит использование компьютерной графики.
Управление на основе моделей Еще одно важное направление компьютерного математического моделирования связано с использованием компьютеров в управлении. Компьютеры используют для управления работой химических реакторов на заводах, атомных реакторов на электростанциях, ускорителей элементарных частиц в физических лабораториях, полета автоматических космических станций и т. д. Все расчеты производятся по заложенным в программу управления математическим моделям. Важно, чтобы результаты этих расчетов получались в режиме реального времени управляемого процесса.
Имитационное моделирование Имитационное моделирование - особая разновидность моделирования на компьютере. Имитационная модель воспроизводит поведение сложной системы, элементы которой могут вести себя случайным образом. Иначе говоря, поведение которых заранее предсказать нельзя (стохаостическое поведение) . К имитационным моделям относятся модели систем массового обслуживания : например, системы торговли, автосервиса, скорой помощи, в которых появление заявок на обслуживание и длительность обслуживания одной заявки - события случайные. Задачи, решаемые с помощью имитационных моделей систем массового обслуживания, заключаются в поиске режимов работы служб сервиса (магазинов, автозаправок и пр.), уменьшающих время ожидания клиентов.
Имитационное моделирование П опулярным объектом для имитационного моделирования являются транспортные системы: сеть городских дорог, перекрестки, светофоры, автомобили. Модель имитирует движение транспортных потоков по городским улицам. Работа имитационной модели всегда визуализируется на экране компьютера.
Задание: Создайте открытку, пользуясь пунктом меню «Вставка» и заготовками из папки «9 класс НГ», в моих документах.
Рекомендации по выполнению работы:
В меню Вставка выберите Фигуры или просто инструмент Надпись.
Растяните в области документа фигуру до нужного размера.
Выберите в меню кнопку Формат \ Способы заливки\ на вкладке Вставка кнопку Рисунок (откройте папку 9 класс НГ (Мои документы) и выберите понравившийся рисунок для фона; фон может быть однотонным или иметь градиентную заливку или текстуру на ваше усмотрение).
Выделив основную фигуру, щелкните правой кнопкой мыши и в появившемся контекстном меню выберите Добавить текст (и введите поздравление или пожелание).
Не забудьте вставить обращение. Для этого в меню Вставка выберите кнопку Добавить объект WordArt и введите надпись (например, обращение «Уважаемый(ая)…» и т.п.). Настройте цвета и линии надписи.
Добавьте еще какие-либо украшения открытки. Можно создать в графическом редакторе Paint .
Сохраните результат в своей папке под именем «Открытка».
Продемонстрируйте работу учителю и экспертам.
Сдайте учителю экспертный лист.
Практическая работа
«Создание компьютерной модели «Открытка»
в текстовом редакторе MS Word »
Задание: Создайте открытку, пользуясь пунктом меню «Вставка» и заготовками из папки «9 класс НГ», в моих документах.
Рекомендации по выполнению работы:
В меню Вставка выберите Фигуры или просто инструмент Надпись.
Растяните в области документа фигуру до нужного размера.
Выберите в меню кнопку Формат \ Способы заливки\ на вкладке Вставка кнопку Рисунок (откройте папку 9 класс НГ (Мои документы) и выберите понравившийся рисунок для фона; фон может быть однотонным или иметь градиентную заливку или текстуру на ваше усмотрение).
Выделив основную фигуру, щелкните правой кнопкой мыши и в появившемся контекстном меню выберите Добавить текст (и введите поздравление или пожелание).
Не забудьте вставить обращение. Для этого в меню Вставка выберите кнопку Добавить объект WordArt и введите надпись (например, обращение «Уважаемый(ая)…» и т.п.). Настройте цвета и линии надписи.
Добавьте еще какие-либо украшения открытки. Можно создать в графическом редакторе Paint .
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Знаковые модели. Компьютерные математические модели"
· Определение компьютерной математической модели.
· Использование компьютерной математических моделей.
· Применение при решении задач.
Самые разные математические модели широко использовались и используются при изучении многих научных областей и дисциплин. Так, на пример, учёные астрономы используют математические модели, чтобы предсказать движение небесных тел. Как мы уже знаем, при составлении любых информационных моделей учитываются существенные свойства объекта или явления. Но что делать, если этих свойств очень много или они очень сложны для расчёта? Ведь человеку понадобится немало времени для реализации такой математической модели.
Реализация – это расчёт состояния объекта или системы, по формулам из математической модели, которые связывают значения его исходных и результирующих параметров.
Это одна из важнейших областей применения компьютеров. Ведь компьютер способен выполнять миллионы математических операций в секунду.
Математические модели, реализованные на компьютере с помощью тех или иных программных средств, называются компьютерными математическими моделями.
Для реализации математических моделей на компьютере могут использоваться:
· различные языки программирования,
· различные математические пакеты.
При использовании некоторых средств визуализации можно наглядно представить результаты и процесс работы той или иной системы.
Компьютерные математические модели широко используются в различных областях науки. На пример, используя средства визуализации табличного процессора Microsoft Excel (его вы будете изучать позже) можно отобразить в виде линии траекторию полёта снаряда, который выпущен из пушки, расположенной на земле. Снаряд был выпущен с известной начальной скоростью, под определённым углом к горизонту.
Реализация математической модели в Microsoft Excel
После того, как математическая модель была задана достаточно нескольких нажатий клавиш, чтобы изменить исходные данные системы. И мы тут же получили результирующие данные для системы с другими параметрами.
Особую роль среди компьютерных математических моделей занимают модели систем, параметры которых могут принимать случайные значения в определённых пределах. Часто для того, чтобы оптимизировать работу такой системы, моделируют её работу при различных параметрах и находят их оптимальные значения. Такая математическая модель называется имитационной.
Имитационные модели применяются во многих сферах жизни человека. Например, моделирование системы обслуживания покупателей в магазине, чтобы выяснить, какое количество продавцов необходимо для нормальной его работы. Ведь мы не можем точно предсказать количество покупателей, пришедших в магазин за единицу времени или точное время обслуживания продавцом каждого из них.
Подобные модели могут применяться во многих областях науки. Рассмотрим пример из теории вероятности. Хорошо известно, что вероятность выпадения герба или цифры при подбрасывании монеты равна 50%, но как это проверить? Можно много раз подбросить монету, записывая результат. При этом очевидно, что чем большее число подбрасываний мы совершим, тем результат будет точнее. Некоторые математики проделывали этот опыт. Результаты некоторые результаты представлены в таблице.
Моделирование в информатике — это процесс, при котором создается цифровой образ какого-то реально существующего объекта. Модель в информатике — это цифровой объект-прообраз объекта из реальной жизни. В информатике термин «модель» характеризуется несколькими определениями, например, модель — это:
- упрощенная копия реального объекта;
- уменьшенное копия реального объекта;
- схематичное представление явления или процесса;
- графическое представление явления или процесса;
- текстовое представление явления или процесса;
- аналогичное представление физического объекта;
- информационное представление реального объекта;
- цифровой объект-аналог реального объекта;
- и т. д.
То есть модель в информатике — это обширное понятие, определение которого может быть различным и зависит от конкретной ситуации.
Моделирование и модель в информатике, что это
- Материальная группа. К этой группе относят модели, которые основываются на реально существующих объектах, например, на каком-либо реальном предмете или процессе.
- Идеальная группа. К этой группе относятся модели, которые основываются не на реальных объектах, например, на произведениях искусства или литературе. То есть такие модели поддаются влиянию индивидуальным человеческим свойствам, например: мышлению, воображению или восприятию. Такие модели могут быть созданы разными людьми по-разному, даже если за основу будет взят один какой-то пример для моделирования.
Виды и цели моделирования в информатике
- учебное моделирование — это процесс, который необходим для обучения студентов, учеников и других обучающихся людей;
- моделирование для опытов — это процесс, при котором необходимо выяснить влияние на реальный объект каких-либо изменений в его сущность;
- имитационное моделирование — это процесс, при котором происходит имитация реального объекта с максимальным количеством его свойств для предугадывания исхода какого-либо события с объектом;
- игровое моделирование — это моделирование объектов для их использования в игровой индустрии;
- научно-техническое моделирование — это процесс, который применяется в различных научных исследованиях.
- проектировать новые реальные объекты, на основе уже имеющихся моделей (проектировать новые автомобили);
- проводить расчеты последствий после внесения изменений в реальные объекты (что будет, если пересадить автомобиль на атомное топливо);
- обеспечить подтверждение эффективности принятых решений (электромобили лучше дизельных автомобилей);
- представлять материальные предметы (проект жилого дома);
- и др.
Моделирование в информатике не происходит просто так, оно всегда преследует цель решить какую-то поставленную задачу. Задачи, которые решает моделирование, делятся на 2 большие группы:
- Прямые задачи. Это задачи, в которых задаются точные исходные данные и условия, и они требуют конкретного ответа. Например, такой задачей будет поиск ответа на вопрос: «Что будет, если мы сделаем так-то и так-то?». Результатом такой задачи будет один ответ или одно решение.
- Обратные задачи. Это задачи без конкретных исходных данных и условий. Такими задачами будет поиск ответа на вопрос: «Как можно улучшить что-либо?». Результатом таких задач может быть множество решений.
Модель в информатике — это разнообразие видов
- Образные модели. Эта группа включает в себя модели, где важна их внешняя составляющая, например рисунки и фотографии.
- Смешанные модели. Эта группа включает в себя модели, где внешняя составляющая моделей имеет второстепенное значение. Сюда входят: таблицы, графики, диаграммы, схемы (карты, графы, блок-схемы, чертежи).
- Знаковые модели. Эта группа включает в себя модели, где важна их символьная составляющая. Сюда входят: словесное описание, формулы, языки программирования.
Моделирование в информатике: этапы
- манекен — это модель человеческой фигуры;
- глобус — это модель нашей планеты;
- и т. д.
О физическом моделировании мы поговорим в другой раз, а сегодня нас интересуют этапы, через которые проходит моделирование в информатике с применением электронно-вычислительных машин.
Читайте также: